JPH03175647A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体の製造技術、特に、突起電極を有する半
導体ペレット、半導体パッケージなどの半導体装置を基
板に搭載するために用いて効果のある技術に関するもの
である。

゛〔従来の技術〕 外部との接続のための電極としての突起電極を片面に備
えた半導体ベレット（または、半導体パッケージ〉は、
その突起電極の配列に対応した電極（メタライズ層）を
有する基板に取付けられる。

この場合、高信頼の動作を保証するために、半導体ベレ
ットの突起電極と基板のメタライズ層とを正確に位置合
わせして搭載（接続）している。

ところで、本発明者は、半導体ペレットの突起電極と基
板のメタライズ層との位置合わせについて検討した。

以下は、本発明者によって検討された技術であり、その
概要は次の通りである。

すなわち、第４図に示す如く、半導体ベレット１の片面
（第４図では下面）に複数の突起電極２（例えば、半球
状、短円筒状など）が所定の配列パターンによって設け
られている。また、基板３は片面（第４図では上面）に
突起電極２と同一の数および配列パターンによってメタ
ライズ層４が懲戒されている。

半導体ベレット１を基板３に接続するに際しては、まず
、第４図（ａ）に示すように、半導体ベレット１と基板
３を所定の間隔にし、突起電極２とメタライズ層４を概
略の位置合わせを行い、この後、その間にカメラ５を配
設すると共に半導体ベレット１の下面をランプで照明す
る。このカメラ５は、撮影方向を上方または下方の何れ
かに切り換えが可能なシャッタを有し、最初に上方向を
撮影側にして半導体ペレッ）１の突起電極２の配列を撮
影し、この画像情報をメモリに記憶する。

ついで、第４図（ｂ）に示すように、カメラ５のシャッ
タを切り換えて下方向を撮影側にすると共に、ランプの
照明方向を下側にし、基板３の上面を撮影する。

次に、半導体ペレッ）１と基板３の２つの撮影情報（認
識情報〉を比較し、座標および電極位置間隔のずれ、半
導体ベレット１と基板３の偏心角度などを処理装置（不
図示）によって演算し、Ｘ−下方向の補正量を算出し、
不図示のＸ−Ｙテーブルを駆動することにより突起電極
２とメタライズ層４の位置合わせを実行する。

ついで、カメラ５を半導体ベレット１と基板３の間から
引き抜き、第４図（Ｃ）のように、半導体ベレットｌを
降下させていき、突起電極２をメタライズ層４に接触さ
せ、この状態ではんだ接続を行う。

なお、以上においては、１台のカメラによって上下の撮
影を行うものとしたが、半導体ペレット１用と基板３用
とに、各々専用のカメラを用いる場合もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前記の如くカメラを用いて！、！識を行うと
、形状の大きなカメラを挿入するために半導体ベレット
と基板の距離を離さねばならず、また、ランプ照明を必
要とするので、反射面の表面状態によって反射状況が異
なり、２値化レベルが場所に応じて変動すると共に位置
決めに高精度が要求され、自動化の障害になっているこ
とが本発明者によって見出された。

そこで、本発明の目的は、処理面の表面状態に影響され
ず、半導体装置と基板間の間隔を縮小することのできる
技術を提供することにある。

本発明の前記目的と新規な特徴は、本明細書の記述およ
び添付図面から明らかになるであろう。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、以下の通りである。

すなわち、突起電極を有する半導体装置を正確に位置合
わせした状態で基板に接続するための半導体製造装置で
あって、前記半導体装置と前記基板を仮位置合わせし、
その配列方向の一方からＸ線を照射するＸ線発生部と、
前記配列方向の他方に配設されて前記半導体装置および
前記基板を透過したＸ線を受像するＸ線受像機と、該Ｘ
線受像機による検出情報に基づいて前記半導体装置と前
記基板の位置ずれを算出し、その算出結果に基づいて前
記基板と前記半導体装置を相対移動させる制御手段とを
設けるようにしている。

〔作用〕

上記した手段によれば、仮位置決めされた半導体装置と
基板に対し、Ｘ線発生部からＸ線を照射することにより
、特定の突起電極あるいは特定のマークがＸ線透過を妨
げたものとして認識され、この認識位置の基準からのず
れを算出することにより、半導体装置と基板との相対移
動量が算出され、位置合わせを行うことができる。した
がって、半導体装置や基板の表面状態の影響を受けるこ
とがなく、かつ、半導体装置と基板の間隔を接近させる
ことができる。

〔実施例〕

第１図は本発明による半導体製造装置の一実施例を示す
正面図である。なお、第１図においては、第４図と同一
であるものには同一の引用数字を用いたので、以下にお
いては重複する説明を省略する。

半導体装置としての半導体ペレット１は、Ｘ−Ｙテーブ
ル６のチャック７に保持され、基板３はＸ−Ｙテーブル
６の下部に配設されたステージ８に保持されている。Ｘ
−Ｙテーブル６は、チャック７、このチャック７を昇降
させるロッド９、このロッド９をＸ方向およびＹ方向に
移動させるレール１０．１１．および不図示の駆動源（
モータなど）から構成されている。

半導体ペレット１の直上部には、Ｘ線を半導体ペレット
１に照射するＸ線発生部１２が設置されている。さらに
、半導体ペレット１を透過したＸ線および半導体ペレッ
）１周辺を直通したＸ線をとらえて画像信号として不図
示の画像処理装置へ出力するＸ線受像機１３がステージ
８の下部に設置されている。

第２図は第１図の実施例の制御系を示すブロック図であ
る。

Ｘ線発生部１２には、その出力信号を２値化処理するた
めの画像処理装置１４が接続され、この画像処理装置１
４には処理結果あるいは画像を表示するためのモニタ１
５が接続されている。画像処理装置１４には、予め記憶
されている基準画像情報とＸＳ＋受像機１３で得た画像
情報とを比較し、両者のずれを算出する画像認識装置１
６が接続されている。画像認識装置１６には、Ｘ−Ｙテ
ーブル制御部１７が接続され、ｘ−Ｙテーブル６をどの
方向にどれだけ移動させればよいかを、位置合わせ補正
量として駆動部１８へ出力する。駆動部１８は、位置合
わせ補正量に応じてＸ−Ｙテーブル６を水平方向および
垂直方向へ移動させるための複数のモータ１９を駆動す
る機能を備えている。

次に、以上の構成による実施例の動作について説明する
。

半導体ペレットｌはＸ−Ｙテーブル６のチャック７に装
着され、一方、基板３はステージ８上に固定設置される
。ついで、基板３がＸ線発生部１２のＸ線発生源の直下
に位置するようにステージ８を駆動して移動させ、また
、半導体ペレット１が基板３の直上に粗位置合わせされ
るようにＸ−Ｙテーブル６を駆動し、チャック７を移動
させる。

この後、Ｘ線発生部１２を動作させ、Ｘ線を半導体ペレ
ットｌに照射する。Ｘ線は、半導体ペレットｌ内を透過
し、Ｘ線受像機１３に到達し、半導体ペレット１の内部
構造および突起電極２の形成位置に応じたコントラスト
画像として検出される。

この検出による画像情報は、画像処理装置１４に送出さ
れ、この画像処理装置１４によって２値化処理が行われ
る。この処理結果に基づいて、画像認識装置１６は予め
該装置に記憶されている基準値と画像処理装置１４から
の情報とを比較し、複数の基準点の位置ずれ量を算出す
る。これに基づいてＸ−Ｙテーブル制御部１７は、駆動
！！’Ｂ１８に位置合わせ補正量を送出し、これに応じ
て駆動部１８はモータ１９を必要量だけ駆動し、半導体
ペレット１の突起電極２と、これに対応する基板３のメ
タライズ層４とが一致する。そこで、第４図（Ｃ）に示
したように、半導体ペレット１を降下させ、突起電極２
とメタライズ層４を接続させる。

ところで、Ｘ線発生部１２のＸ線源は指向性を有し、か
つＸ線源と半導体ペレット１とがかなりの距離をもって
離間している。このため、第３図に示すように、半導体
ペレッ）１の中心部に対して周辺部は、Ｘ線が斜めに通
過し、突起電極２とメタライズ層４とが仮に一致してい
たとしても、Ｘ線受像機１３においては周辺部が不一致
であると見なして検出することになる。位置合わせは、
半導体ペレット１の中心に位置する突起電極２を基準に
すると、周辺に位置する突起電極２が水平方向に回転し
ている場合でも「一致」を判定してしまうので、周辺に
位置する突起電極２とメタライズ層４の一致を見ること
が必須となる。

そこで、本発明では第３図に示すように、半導体ペレッ
ト１のコーナ部を通過するＸ線源２０の線上の表面、す
なわち半導体ペレット１にあっては上面または下面、基
板３にあってはメタライズ層４の形成面または下面また
は内層面（多層基板の場合）に位置合わせマーク２１を
配設している。

この位置合わせマーク２１は、Ｘ線の透過しにくい物質
、例えば、白金、鉛などのＸ線不透過性物質を用い、「
Ｌ」字形、「ｘ」字形などに形成して設ける。その設置
個数としては、Ｘ線受像機１３による認識を容易にする
ため、半導体ペレット１の対角線上の突起電極２および
メタライズ層４の外側に位置するように配設するのが望
ましい。

この場合、半導体ペレット１の位置合わせマーク２１と
基板３の位置合わせマーク２１とは、半導体ペレット１
と基板３の間隔に応じて設置位置は異なる。しかし、こ
れについては設計時点て容易に知ることができる。

なお、突起電極２およびメタライズ層４を基準に用いて
認識処理に支障がない場合には、位置合わせマーク２１
に代えて突起電極２およびメタライズ層４を認識に用い
ることができる。

また、Ｘ線の照射によって半導体ペレット１内の素子が
破壊されるのを防止するため、認識に用いる位置合わせ
マーク２１または突起電極２およびメタライズ層４より
内側を覆うようにＸ線透過防止部材〈不図示）を半導体
ペレｙ）ｌの上面に配設する。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることは言うまでもない。

例えば、上記実施例においては、ｌ基のＸ線発生部１２
で複数の位置合わせマーク２１　〈または、これに代わ
るもの）を検出するものとしたが、Ｘ線発生部１２を複
数とし、各々が各位置合わせマーク２１に個別にＸ線を
照射するものとしてもよい。このようにすれば、半導体
ペレット１と基板３の間隔は任意とすることができ、間
隔規制がないので作業性および信頼性が更に高まる。そ
して、この場合は半導体ペレッ）１と基板３の位置合わ
せマーク２１は、同一位置上に配設されることになる。

或いは、ｌ基のＸ線発生部１２のままで、これを半導体
ペレット１の対角線上に水平移動させ、一対の位置合わ
せマーク２１上に順次Ｘ線を照射するようにしてもよい
。この場合も、半導体ペレット１と基板３の間隔は任意
とすることができ、また、半導体ペレット１と基板３の
位置合わせマーク２１を同一位置上に配設することがで
きる。

同様の効果は、Ｘ線発生部１２を固定とし、チャック７
およびステージ８を連動して水平移動させる構成によっ
ても得ることができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。

すなわち、突起電極を有する半導体装置を正確に位置合
わせした状態で基板に接続するための半導体製造装置で
あって、前記半導体装置と前記基板を仮位置合わせし、
その配列方向の一方からＸ線を照射するＸ線発生部と、
前記配列方向の他方に配設されて前記半導体装置および
前記基板を通過したＸ線を受像するＸ線受像機と、該Ｘ
線受像機による検出情報に基づいて前記半導体装置と前
記基板の位置ずれを算出し、その算出結果に基づいて前
記基板と前記半導体装置を相対移動させる制御手段とを
設けるようにしたので、半導体装置や基板の表面状態の
影響を受けることがなくなり認識結果の信頼性を向上さ
せ、かつ、半導体装置を基板に搭載する直前の認識が可
能になるので、歩留りの向上が可能になる。また、半導
体装置と基板の間隔を接近させることができるので、降
下ストロークを小さくでき、高い機械精度は不要になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体製造装置の一実施例を示す
正面図、 第２図は第１図の実施例の制御系を示すブロック図、 第３図は認識を容易にするための位置合わせマークの形
成位置を説明する正面図、 第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は従来の電極位置合わせ
の工程を示す説明図である。 １・・・半導体ペレット、２・・・突起電極、３・・・
基板、４・・・メタライズ層、５・・・カメラ、６・・
・Ｘ−Ｙテーブル、７・・・チャック、８・・・ステー
ジ、９・・・ロッド、１０゜１１・・・レール、１２・
・・Ｘ線発生部、１３・・・Ｘ線受像機、１４・・・画
像処理装置、１５・・・モニタ、１６・・・画像認識装
置、１７・・・ｘ−Ｙテーブル制御部、１８・・・駆動
部、１９・・・モータ、２０・・・Ｘ線源、２１・・・
位置合わせマーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、突起電極を有する半導体装置を正確に位置合わせし
   た状態で基板に接続するための半導体製造装置であって
   、前記半導体装置と前記基板を仮位置合わせし、その配
   列方向の一方からＸ線を照射するＸ線発生部と、前記配
   列方向の他方に配設されて前記半導体装置および前記基
   板を透過したＸ線を受像するＸ線受像機と、該Ｘ線受像
   機による検出情報に基づいて前記半導体装置と前記基板
   の位置ずれを算出し、その算出結果に基づいて前記基板
   と前記半導体装置を相対移動させる制御手段とを具備す
   ることを特徴とする半導体製造装置。 ２、前記半導体装置または前記基板に、認識用の位置合
   わせマークを設けることを特徴とする請求項１記載の半
   導体製造装置。 ３、前記位置合わせマークは、Ｘ線が透過しにくい材料
   を用いることを特徴とする請求項２記載の半導体製造装
   置。 ４、前記Ｘ線発生部を１基とし、これを前記半導体装置
   上の少なくとも対角線上に移動させて位置認識を行うこ
   とを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。 ５、前記Ｘ線発生部を２基とし、前記半導体装置の対角
   線上の２ヵ所にＸ線を照射することを特徴とする請求項
   １記載の半導体製造装置。 ６、前記半導体装置の中央部にＸ線の透過を低減するＸ
   線不透過性物質を位置認識時に設置することを特徴とす
   る請求項１記載の半導体製造装置。